造船線表計(jì)劃編制及負(fù)荷評(píng)估軟件研究

鄒定付

(揚(yáng)州中遠(yuǎn)海運(yùn)重工有限公司，江蘇 揚(yáng)州 225200)

0 引言

精益造船計(jì)劃管理體系中，線表計(jì)劃是造船企業(yè)最高層級(jí)的計(jì)劃，是用來指導(dǎo)經(jīng)營(yíng)和生產(chǎn)的綱領(lǐng)性文件[1]。線表直接反映了造船企業(yè)的訂單及生產(chǎn)負(fù)荷[2]。由于造船項(xiàng)目周期長(zhǎng)(>1 a)，線表需要包含3～5 a的訂單基本信息及項(xiàng)目重點(diǎn)節(jié)點(diǎn)時(shí)間，并以月為時(shí)間單位用甘特圖形式直接繪制出切割、鋪底、下水、試航、交付等主要節(jié)點(diǎn)及各生產(chǎn)階段的時(shí)間跨度。然而制約接單量的因素主要包括船舶企業(yè)的財(cái)務(wù)狀況和生產(chǎn)能力(重點(diǎn)設(shè)備、場(chǎng)地和勞力等關(guān)鍵資源)。編制線表時(shí)需要考慮的因素包括船舶市場(chǎng)情況、企業(yè)已有訂單、未來企業(yè)主打產(chǎn)品類型等。由于造船項(xiàng)目設(shè)計(jì)和生產(chǎn)過程復(fù)雜，各工序產(chǎn)能受自身場(chǎng)地、設(shè)備、勞力、天氣等因素制約，同時(shí)船舶產(chǎn)品類型不同以致各工序工作量不同等因素交織在一起，導(dǎo)致線表的可行性評(píng)估成為困擾船舶企業(yè)的難題。

對(duì)生產(chǎn)管理而言，線表的可執(zhí)行性具體體現(xiàn)到每個(gè)工序的最大生產(chǎn)能力，因此線表負(fù)荷評(píng)估需將線表的內(nèi)容具體分解到每個(gè)工序或者關(guān)鍵資源(設(shè)備、場(chǎng)地、勞力等)負(fù)荷，再對(duì)其進(jìn)行負(fù)荷平衡[3]。本文研發(fā)的軟件將線表編制及負(fù)荷評(píng)估集成于一體，以負(fù)荷柱狀圖和詳細(xì)數(shù)據(jù)的形式將各工序工作量、關(guān)鍵資源負(fù)荷等評(píng)價(jià)指標(biāo)實(shí)時(shí)展現(xiàn)出來，為線表編制者提供決策數(shù)據(jù)支撐。

1 線表計(jì)劃編制的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)

(1)工廠各關(guān)鍵資源的能力值，包括切割能力(張/月)、定盤能力(面/日)、噴涂能力(m2/月)、塢臺(tái)面積及承載能力、碼頭長(zhǎng)度及靠泊能力。

(2)項(xiàng)目需評(píng)估的指標(biāo)量,包括鋼板張數(shù)、切割長(zhǎng)度、面目數(shù)、噴涂面積等。

(3)未完成生產(chǎn)設(shè)計(jì)的項(xiàng)目需要參照本企業(yè)或者國(guó)內(nèi)同類型船物量數(shù)據(jù)用于預(yù)算。

(4)工廠各工位工時(shí)效率。

2 線表計(jì)劃編制及負(fù)荷評(píng)估的工作流程

(1)整理工廠現(xiàn)有訂單，并整理已完成的同系列的項(xiàng)目詳細(xì)生產(chǎn)周期及實(shí)際工時(shí)統(tǒng)計(jì)[4]。

(2)整理新訂單(擬承接訂單)，將同類型的項(xiàng)目的生產(chǎn)周期和實(shí)際工時(shí)，以修正總噸為基準(zhǔn)進(jìn)行估算。如本企業(yè)無此數(shù)據(jù)，則以國(guó)內(nèi)同類船的數(shù)據(jù)作為基礎(chǔ)進(jìn)行估算。

(3)將船型的基本信息和需要評(píng)估的物量信息輸入船型數(shù)據(jù)表，根據(jù)已完成項(xiàng)目各工序?qū)嶋H工時(shí)統(tǒng)計(jì)，整理出各工序的相對(duì)于大節(jié)點(diǎn)的起始時(shí)間，并按時(shí)間分階段進(jìn)行工作量分配。

(4)整理線表涉及年份的工廠長(zhǎng)假(春節(jié)、高溫假)起止時(shí)間，填入系統(tǒng)設(shè)定表。

(5)根據(jù)工廠實(shí)際整理勞力的每月實(shí)際有效工時(shí)，填入系統(tǒng)設(shè)定表。

(6)整理工廠各工序需評(píng)估的指標(biāo)及相應(yīng)的工廠能力限值，填入系統(tǒng)設(shè)定表。

(7)在軟件中界面表格輸入訂單信息，填入項(xiàng)目各節(jié)點(diǎn)時(shí)間，生成相應(yīng)的圖形。

(8)查看柱狀圖，檢查各工序的物量是否超過工廠能力值，以及負(fù)荷是否均衡。

(9)在線表中圖形中調(diào)整項(xiàng)目節(jié)點(diǎn)時(shí)間，或者在表格中修改節(jié)點(diǎn)時(shí)間。

(10)重復(fù)執(zhí)行第8、9步，直到柱狀圖上得到較滿意的結(jié)果。

(11)檢查線表、負(fù)荷明細(xì)表中的數(shù)據(jù)，確認(rèn)信息正確、完整。

(12)針對(duì)線表及評(píng)估結(jié)果，撰寫相應(yīng)的分析報(bào)告，提出應(yīng)對(duì)措施。

3 軟件架構(gòu)和計(jì)算原理及開發(fā)環(huán)境

3.1 軟件架構(gòu)

基于UI-后臺(tái)分離原則按功能耦合緊密程度進(jìn)行劃分，主要模塊如下：

(1)線表項(xiàng)目信息數(shù)據(jù)表格控件(DataGrid)：用于船舶項(xiàng)目文字信息交互操作。

(2)線表項(xiàng)目數(shù)據(jù)集(DataSet)：用于船舶項(xiàng)目信息的后臺(tái)存儲(chǔ)和數(shù)據(jù)管理。

(3)線表圖形控件(Chart)：用于圖形化顯示船舶項(xiàng)目信息和交互操作。

(4)窗口負(fù)荷顯示控件(Load Display)：用于線表負(fù)荷結(jié)果顯示。

(5)線表評(píng)估計(jì)算模塊(Load Calculate):根據(jù)線表項(xiàng)目數(shù)據(jù)集進(jìn)行負(fù)荷計(jì)算。

(6)EXCEL功能代理模塊(ExcelProxy)：負(fù)責(zé)代理操作EXCEL，獲得系統(tǒng)配置、項(xiàng)目信息。

(7)文件讀寫模塊(EXCEL)：提供EXCEL文件讀寫服務(wù)。

3.2 數(shù)據(jù)流向

數(shù)據(jù)流向見圖1。圖中，第1項(xiàng)數(shù)據(jù)以手工輸入，第2、3、7項(xiàng)數(shù)據(jù)以EXCEL表儲(chǔ)存，第4、5、8項(xiàng)為軟件本體。

圖1 數(shù)據(jù)主流向

3.3 負(fù)荷計(jì)算基本原理

線表中各種船型設(shè)置評(píng)估指標(biāo)為：總工時(shí)、鋼加工量、組立數(shù)、涂裝面積、管加工數(shù)，油船項(xiàng)目可增設(shè)特涂面積等指標(biāo)。采用相對(duì)線表中的節(jié)點(diǎn)的方式設(shè)定工序的起止日期。由線表節(jié)點(diǎn)日期計(jì)算出具體的起止日期。對(duì)工序周期進(jìn)行分段，每段進(jìn)行工作量的分配。在段內(nèi)按自然天進(jìn)行均分，然后按自然月進(jìn)行項(xiàng)目工作量的累計(jì)，得到最終的負(fù)荷評(píng)估數(shù)據(jù)。

4 軟件界面

4.1 線表主窗口

主界面包括兩部分：

(1)左側(cè)項(xiàng)目信息區(qū)(DataView控件)：用文字信息顯示船舶項(xiàng)目信息。

(2)右側(cè)線表交互操作區(qū)(Chart控件[5])：用甘特圖顯示項(xiàng)目信息，進(jìn)行時(shí)間節(jié)點(diǎn)交互操作。

4.2 負(fù)荷柱狀窗口

負(fù)荷柱狀圖根據(jù)系統(tǒng)設(shè)定的評(píng)價(jià)指標(biāo)實(shí)時(shí)顯示線表對(duì)應(yīng)的負(fù)荷及能力值。其橫軸為時(shí)間(月)，縱軸為對(duì)應(yīng)工序物量。此柱狀圖與線表聯(lián)動(dòng)，實(shí)時(shí)更新，為操作者調(diào)整項(xiàng)目節(jié)點(diǎn)時(shí)間作出反饋。

4.3 EXCEL操作窗口

EXCEL操作窗口可以用來讀取和寫入EXCEL文件，如有必要也可以在其中修改數(shù)據(jù)。EXCEL充當(dāng)COM SERVER角色。船型信息、軟件配置信息、負(fù)荷評(píng)估計(jì)算的詳細(xì)結(jié)果都會(huì)以EXCEL格式展示，可方便進(jìn)一步分析處理數(shù)據(jù)。軟件運(yùn)行時(shí)會(huì)打開以下3個(gè)工作簿：

4.3.1 系統(tǒng)配置工作簿

(1)系統(tǒng)配置表：保存全局參數(shù)。

(2)船型信息表：船型(系列船)物量信息。

4.3.2 項(xiàng)目信息工作簿

評(píng)估模塊輸出的中間文件。評(píng)估模塊按線表中項(xiàng)目“船型”列匹配船型信息表的名字，然后復(fù)制此表至項(xiàng)目信息工作簿中，并將線表中節(jié)點(diǎn)時(shí)間寫入此表節(jié)點(diǎn)時(shí)間單元格內(nèi)。各工序起止時(shí)間，按照船型信息表中設(shè)定的關(guān)聯(lián)關(guān)系(EXCEL公式)計(jì)算出具體時(shí)間。此工作簿中工作表數(shù)目應(yīng)與線表中項(xiàng)目數(shù)一致，且表名和線表中項(xiàng)目名一致。表中內(nèi)容與船型信息表一致，但節(jié)點(diǎn)時(shí)間與線表一致。

4.3.3 負(fù)荷明細(xì)工作簿

(1)每個(gè)工序?qū)?yīng)其中的一張表，評(píng)價(jià)內(nèi)容是由系統(tǒng)配置表和船型信息表確定，由軟件動(dòng)態(tài)生成。

(2)第1行為列名，自第2列開始，用“年-月”標(biāo)識(shí)每個(gè)項(xiàng)目工序在此自然月的工作量比率。此時(shí)間范圍由線表最早的節(jié)點(diǎn)時(shí)間所在自然月及最晚時(shí)間所在自然月確定。

(3)數(shù)據(jù)從第2行開始，按項(xiàng)目&自然月輸出工作量比率(本船型總工作量為基準(zhǔn)，即為1)。

(4)工序表格最后2列為項(xiàng)目總工時(shí)和本工序所占比率(項(xiàng)目總工作量為基準(zhǔn))。如果此工序有多個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)，則全部顯示在后面。

(5)軟件會(huì)按照工序、自然月累加的方式進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，并按工序自然月把統(tǒng)計(jì)結(jié)果發(fā)送至負(fù)荷柱狀窗口進(jìn)行圖形化顯示。

(6)此表中數(shù)據(jù)可用EXCEL進(jìn)行匯總并生成直方圖、餅圖等，作為數(shù)據(jù)支撐用于分析報(bào)告中。

5 系統(tǒng)配置

(1)系統(tǒng)配置包括能力評(píng)估配置(工廠能力值和項(xiàng)目的物量信息)和線表圖表元素配置。

(2)所有在EXCEL中配置的參數(shù)項(xiàng)，行和列均采用數(shù)字標(biāo)識(shí)，在EXCEL選項(xiàng)的公式設(shè)定中，復(fù)選“R1C1引用樣式”，EXCEL會(huì)以數(shù)字作為列標(biāo)識(shí)。

5.1 評(píng)估指標(biāo)及工廠能力設(shè)定(CONF表)

5.1.1 勞力設(shè)定

勞力基礎(chǔ)信息用來將工時(shí)計(jì)算出勞力人數(shù)，包括每月出勤天數(shù)、每天出勤時(shí)長(zhǎng)、效率數(shù)。

5.1.2 長(zhǎng)假設(shè)定

長(zhǎng)假設(shè)定主要是針對(duì)春節(jié)和高溫假(大于1周)，能力評(píng)估計(jì)算時(shí)需排除掉，使之更符合實(shí)際情況，計(jì)算結(jié)果更準(zhǔn)確。

5.1.3 專業(yè)(工序)設(shè)定

專業(yè)(工序)設(shè)定主要包括工廠項(xiàng)目需評(píng)估的所有工序，默認(rèn)評(píng)價(jià)指標(biāo)為工時(shí)。常用工序包括切割加工、小組、組立、總組、搭載、管預(yù)制、分段舾裝、后行管裝、后行機(jī)裝等。在此處增加工序?qū)?yīng)的能力評(píng)價(jià)指標(biāo)及其工廠能力限額。如：組立除用工時(shí)評(píng)價(jià)外，還需考慮定盤面日數(shù)，因此加入面日數(shù)作為第二評(píng)價(jià)指標(biāo)，工廠限值為500面；第三評(píng)價(jià)指標(biāo)為加工重量，工廠能力限定為25 000 t/月。所有船型表格中工序及物量的名稱必須與此處設(shè)定一致。

5.2 船型設(shè)定

5.2.1 船型總體信息

船型總體信息包含船型評(píng)估的總體信息，一個(gè)船型所有項(xiàng)目信息相同。評(píng)估指標(biāo)與其數(shù)值量需要成對(duì)使用，否則此項(xiàng)將被忽略。常用的評(píng)估內(nèi)容有總工時(shí)、加工重量、鋼板加工張數(shù)、定盤面日數(shù)、管子加工總數(shù)、涂裝面積、總組吊數(shù)、搭載吊數(shù)等船廠關(guān)鍵資源。評(píng)估項(xiàng)目可以按需增加，如果行列不夠，可以修改CONF表中的配置以滿足要求。

5.2.2 節(jié)點(diǎn)信息

節(jié)點(diǎn)名稱是固定的，包括5個(gè)重要節(jié)點(diǎn)：切割開始(SC)、鋪龍骨(KL)、半浮(HF)、下水(LA)、計(jì)劃交付(PD)。上述節(jié)點(diǎn)名與線表中一致，以此為標(biāo)識(shí)來傳遞線表中的節(jié)點(diǎn)時(shí)間，用于工作量分配。各工序起止時(shí)間以節(jié)點(diǎn)為基準(zhǔn)加上偏移值作為確定值，按段分配至自然月，匯總后用柱狀圖展現(xiàn)。

5.2.3 船型物量(工時(shí))分配

船型物量按工序按時(shí)間段進(jìn)行工作量分配。

(1)對(duì)于評(píng)估的工序，需要設(shè)置時(shí)間起點(diǎn)和終點(diǎn)、所占總工時(shí)的占比及時(shí)間階段比率(通常一個(gè)工序在時(shí)間上分布類似一個(gè)正態(tài)分布曲線)。

(2)時(shí)間起點(diǎn)和終點(diǎn)基于參考節(jié)點(diǎn)及其偏移量(可正負(fù))的計(jì)算結(jié)果。

(3)船型物量(工時(shí))占比之間的數(shù)據(jù)設(shè)置規(guī)則如下：

①每行(工序)內(nèi) SUM(階段比率)=1；

②SUM(專業(yè)工時(shí)占比)=1；工作量分配在階段內(nèi)是按天進(jìn)行均分的，在自然月內(nèi)按天累加；如遇長(zhǎng)假，則為0，將會(huì)減掉假期后，按余下天數(shù)均分；

③月工序工時(shí)實(shí)數(shù)=船型工時(shí)總數(shù)×本專業(yè)工時(shí)占比×月工序工時(shí)占比；

④除工時(shí)外：月工序評(píng)價(jià)指標(biāo)實(shí)數(shù) = 船型評(píng)價(jià)指標(biāo)總數(shù)×月工序占比。

工作量分配依據(jù)本企業(yè)已建同系列項(xiàng)目能夠得到準(zhǔn)確值，否則只能同類型船估算。

6 軟件交互操作

主操作面板由兩部分構(gòu)成：DataView控件與Chart控件，這兩者是相互聯(lián)動(dòng)的，即通過鼠標(biāo)操作右側(cè)線表控件，軟件自動(dòng)計(jì)算其時(shí)間并更新左側(cè)日期，反之也可通過鍵盤輸入日期自動(dòng)更新線表。

6.1 項(xiàng)目信息區(qū)(DataGrid控件)

(1)序號(hào)：標(biāo)識(shí)本行數(shù)據(jù)。

(2)項(xiàng)目：基本信息，用于創(chuàng)建計(jì)算結(jié)果中的表格名稱，以及評(píng)估結(jié)果行標(biāo)識(shí)。

(3)船型：船型信息將與船型配置表的名稱匹配，用于獲取此項(xiàng)目的物量信息，以及各工序的工作量的分配。線表中的節(jié)點(diǎn)時(shí)間將被寫入到此表，由各工序起止時(shí)間與參考節(jié)點(diǎn)的關(guān)聯(lián)關(guān)系來計(jì)算。此計(jì)算由EXCEL公式實(shí)現(xiàn)。

(4)切割、進(jìn)塢、出塢、海試、計(jì)劃完工、計(jì)劃交船、合同交船：屬于圖形繪制的必要信息。在船型設(shè)定中作為各工序起止時(shí)間計(jì)算的參考節(jié)點(diǎn)。

(5)其他列可空，其中半浮列用于指標(biāo)圖形繪制的類型。

(6)在列名單單擊，可按此列進(jìn)行排序。

(7)當(dāng)輸入一行信息時(shí)，所有必要列都被輸入，且數(shù)據(jù)都有效時(shí)，圖形即被繪制；所有的項(xiàng)目信息及節(jié)點(diǎn)時(shí)間即被發(fā)送到評(píng)估模塊，結(jié)果計(jì)算出后被顯示到負(fù)荷顯示窗口和EXCEL窗口。

6.2 線表操作區(qū)(Chart控件)

Chart控件交互操作如下[2]：

(1)單個(gè)節(jié)點(diǎn)的調(diào)整。鼠標(biāo)右鍵拖動(dòng)節(jié)點(diǎn)，沿時(shí)間軸向前向后拖動(dòng)節(jié)點(diǎn)。按下鼠標(biāo)時(shí)，必須位于節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)相應(yīng)范圍，此范圍大小在CONFIG面板中“拖動(dòng)范圍”確定。釋放鼠標(biāo)后，線表重新繪制。

(2)單個(gè)項(xiàng)目時(shí)間整體調(diào)整(各節(jié)點(diǎn)相對(duì)時(shí)間不變)，此操作將會(huì)引起DATASTE數(shù)據(jù)更新，評(píng)估模塊將重新計(jì)算。

(3)項(xiàng)目之間順序調(diào)整，只修改了顯示順序，對(duì)評(píng)估結(jié)果無影響。

7 結(jié)語

本文通過規(guī)范編制流程，自定義交互線表控件，數(shù)據(jù)與圖形聯(lián)動(dòng)，可任意擴(kuò)展負(fù)荷評(píng)價(jià)指標(biāo)。通過設(shè)定時(shí)間分段、長(zhǎng)假自動(dòng)排除、時(shí)間分段均分算法等方法，結(jié)合計(jì)算機(jī)軟件，解決了線表編制及其負(fù)荷評(píng)價(jià)的難題，已成功應(yīng)用于企業(yè)的線表編制工作中，極大地提高了線表編制效率。